控制网的布设及小区域地形测量的思考

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【摘 要】随着科学技术的进步，电子技术和航天技术的不断发展，测绘科学也逐渐由传统的作业方式向现代化的技术转化，而近代的卫星技术的兴起，更是给测绘科学中的控制测量带来了划时代的革命。GPS这一新兴的定位技术在工程测量中被广泛应用，也使得传统的测量方式发生了质的改变。本文在这一背景下，阐述了GPS控制网布设以及小区域地形测量的实例应用。

【关键词】控制网布设；GPS定位测量；小区域地形；测量应用

1、工程概况

某一学校东边到2号组团门口的小河，西至学校西大门，向南4，5号组团南边的围墙，向北到学校独有的木桥边。这片区域大概有400*500m的面积，其中还有许多学校建筑物，有男生四号组团，男生五号组团，女生三号组团，女生二号组团，学校教育超市，写卡出，垃圾集中处，学校一，二食堂以及风味餐厅。还有一片建筑区域，由于无法进入，暂不测量。

图1

2、控制网方案设计

2.1 观测方案的选择

控制网观测方案一般有两种方法：常规大地测量方法和GPS全球定位系统测量方法。常规大地测量方法相对更成熟，可靠性更高，实施起来相对容易，但要求相邻点位之间互相通视，以便构成三角形、大地四边形等图形条件；GPS全球定位系统测量方法是90年展起来的新技术，它具有实施速度快，自动化程度高，方便灵活等优点，它不要求点位之间互相通视，且布网灵活。由于地形面积有8平方公里，有些区域可能通视条件不好，要满足任意两相邻点都通视是不可能的，因此在布设控制网的方案上选择GPS全球定位系统测量方法。其优点有两个方面，一个是其平面精度将大大提高；另一个是布设及其测量时间缩短。

2.2 控制网的精度指标

在平面精度方面按《全球定位系统城市测量技术规程》（CJJ73-97），以D级网精度的要求施测GPS网，要求最弱边相对中误差小于1/40000；在高程精度方面也达到相应的等级。

2.3 GPS网形布设

把所有的自选点都确定以后，根据学校给的高程控制点，结合实际，建立符合水准路线和闭合水准路线。符合水准路线以s30点为起点，s29点为终点，之间还有101，102，103，104，105。闭合水准路线以s30点为起点和终点，包括106，107，108，109，110，111，112点。

这些水准路线就构成了平面控制网和高程控制网。平面控制网从整体到局部分等级进行分配，称为“控制网的加密”。主要分为一，二，三，四等平面控制网。我们采用是是三四等水准测量。高程控制网的建立主要是用水准测量方法，布设的原则也是从高级到低级，从整体到局部，逐步加密。国家水准网分为一，二，三，四等。一，二等水准测量为紧密水准测量。三，四等水准网按各地区的测绘需要而布设。

3、GPS控制网观测技术要求

3.1 仪器选型

GPS观测采用美国Trimble公司的Trimble GPS-5700双频接收机，标称精度为5mm+1ppm。

所有仪器在观测前均按规范有关规定进行检测。

3.2 仪器检验

四台套Trimble GPS-5700双频接收机同国家光电测距仪检测中心检测，检测项目有：静态测量精度、静态测量重复精度、接收机内部噪声水平、天线相位中心与几何中心一致性等。检定结果四台套GPS双频接收机均合格，可以应用于生产。

3.3 GPS观测技术要求

观测采用美国Trimble公司的Trimble GPS-5700双频接收机（四台套）；卫星高度角大于15°，有效观测卫星数大于4颗，平均重复设站数大于2，独立闭合环边数小于5条，同步观测时段长度为90分钟，数据采样间隔为15秒，仪器对中误差不大于1mm，天线高量测误差小于2mm；作业前应编制GPS卫星可见性预报表，选择最佳观测时段。根据接收机台数，网形等编制作业调度表。接收机天线的安置、观测数据记录及重测要求按《全球定位系统城市测量技术规程》（CJJ73-97）相关要求执行。

3.4 GPS点制做规格

所有GPS控制点的选埋都将严格按照现场勘察后选定的点进行埋设，规格也严格按照D级GPS控制点制作规格来制做。其GPS控制点的制做的混凝土标石所用的水泥标号为425#，水、沙子、碎石与水泥的比例为0.9：1：2：4，灌注标石时，均逐层充分捣固，拆模时间不少于12小时。

4、小区域地形测量

4.1 测绘仪器选型

地形测量预设4～6组，将全部采用LeicaTC402（测角精度为2秒，测距精度为2mm+2ppm）、LeicaTC405（测角精度为5秒，测距精度为2mm+2ppm）和Leica TC407（测角精度为7秒，测距精度为2mm+2ppm）全站仪，可以完全满足大面积地形测量。

所有仪器在观测前均按规范有关规定进行检测。

4.2 地形测量方法

在地形测量方面，全部采用全野外数字化测图，在测量时跑点技术人员用草图法进行现场绘制草图，为了绘制草图的正确性高，掌握仪器的技术人员随时都要用对讲机将各人所测的点号报给画草图的技术人员。野外数据采集回来后，用徕卡办公系统软件将仪器中的数据点传输到计算机中，再由相关软件将数据处理并转换数据格式后，用“SCS多用途数字地形地籍测绘与管理系统”和“南方测绘”软件展点，技术人员再根据绘制的草图在测绘软件下成图。

4.3 测量步骤

4.3.1 首级GPS控制测量和一级导线网测量

第一步，对GPS控制点和一级导线点（总共为40个点）进行制做及保养，其时间为5天。在制做控制点的同时，要对现场进行踏勘和认真选点。

第二步，控制点埋设，对40个控制点的埋设预期为2天。

第三步，控制测量施测，对8个首级GPS点的施测计划为1天；对几条一级导线点的测量计划为2天，内业平差计算为1天。那么控制测量总天数为11天。

4.3.2 地形测量

在控制测量的基础上，将总地形划分为4到6大块，由每组测量负责人负责测量，按每组每天测量0.1平方公里计算，8平方公里地形测量外业总时间为15天到20天。另外，内业整理方面，需要10天才能将成果提交。

由上计算出，工作时间将至少要35天到41天。

4.3.3 内业计算

导线测量内业计算的主要目的是计算导线点的坐标。在计算之前，应全面检查导线测量外业的水平角和距离观察记录，有无遗漏或记错，是否符合测量的限差要求。然后绘制导线略图，在图上注明已知点及到导线点点号等。